课程设计基于fpga的智能密码锁设计.doc

摘 要 本文简述了VHDL语言的功能及其特点，介绍一种用EDA技术和VHDL语言，在Quartus Ⅱ环境下，设计一种新型的智能密码锁，该密码锁具有密码预置和误码报警等功能，用一片FPGA（Field Programmable Gate Array）现场可编程门阵列芯片实现，从而大大简化了系统结构，降低成本，提高了系统的必威体育官网网址性和可靠性。它体积小，功耗低，价格便宜，安全可靠，维护和升级都十分方便，具有较好的应用前景。 关键词：智能密码锁、硬件描述语言、电子设计自动化、Quartus II Abstract The paper introduces the function and characteristic of VHDL language. A new type intelligent digital password lock is designed using VHDL language. An FPGA (Field Programmable Gate Array) chips is adopted in this design, thus greatly simplifying the system structure, reduce cost and improve the system of confidentiality and reliability .This new digital intelligent has better application prospect based on its small volume, low power, security and easy maintenance and upgrade. Keywords: intelligent lock、VHDL、 EDA、Quartus II 目 录 引言 3 1 VHDL语言特点 3 2 智能密码锁的设计要求 4 3 智能密码锁的电路组成 4 3.1密码锁输入电路 4 3.2密码锁控制电路 4 3.3 密码锁输出显示电路 4 4 密码锁输入电路的设计 5 4.1 时序电路 5 4.2 键盘扫描电路 8 4.3 键盘消抖电路 9 4.4 键盘译码电路 10 4.5 按键存储电路 13 4.6 智能密码锁控制电路 14 5 结论 23 谢 辞 24 参考文献 25  引言 随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为全社会问题。人们对锁的要求越来越高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，因此具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少，安全性差的机械密码锁已是必然趋势。目前设计密码锁的方法很多，例如用传统的PCB（Printed Circuit Board, 印刷电路板）设计或者用单片机设计。但是使用的电子密码锁大部分是采用单片机进行设计，其成本较高及可靠性得不到保证，电路比较复杂，性能不够灵活。而用VHDL(VHSIC Hardware Description Language)可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的密码锁，优于其他设计方法，使设计过程达到高度自动化。本文采用先进的EDA（即 Electronic Design Automation）技术，利用QuartusⅡ工作平台和VHDL 语言，设计了一种新型的智能密码锁。该密码锁具有密码预置和误码报警等功能，用一片FPGA芯片实现，从而大大简化了系统结构，降低成本，提高了系统的必威体育官网网址性和可靠性[1]。采用这种器件开发的数字系统，其升级与改进极其方便。 1 VHDL语言特点 电子设计自动化EDA的关键技术之一就是可以用硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）来描述硬件电路。VHDL是用来描述从抽象到具体级别的工业标准语言，它是由美国国防部在20世纪80年代开发的HDL，现在已成为IEEE承认的标准硬件描述语言。VHDL支持硬件的设计、验证、综合和测试，以及硬件设计数据的交换、维护、修改和硬件的实现，具有描述能力强、生命周期长、支持大规模设计的分解和已有设计的再利用等优点[2]。 VHDL 主要用于描述数字系统的结构、行为和功能，其程序结构特点是将一个电路模块或一个系统分成端口和内部功能算法实现两部分。对于一个电路模块或者数字系统而言，定义了外部端口调用该电路模块或数字系统，而不必知道其内部结构和算法。VHDL 的特点使得电子系统新的设计方法---“自顶向下”设计方法更加容易实现。可以先对整个系统进行方案设计，按功能划分成若干单元模块，然后对每个单元模块进一步细分，直到简单实现的单元电路。其优点：用软件的方式设计硬件；用软件方法设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成；设计过程中可用有关软件进行各种仿真等[3]。 2